Pt13Rh合金丝/Pt基合金丝热电偶
专利汇可以提供Pt13Rh合金丝/Pt基合金丝热电偶专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种Pt13Rh 合金 丝/Pt基合金丝 热电偶 ，其特征是所说的铂基合金丝含有Nb和/或Ta0.05-1.0wt%，余量为Pt；所说的Pt13Rh合金丝含有Rh13wt%，Nb和/Ta0.05-1.5wt%，余量为Pt。本 发明 的合金丝抗污染能 力 强，抗高温蠕变性能和热 稳定性 好，且加工性能好，易于加工成直径0.03-0.05mm的细丝。本发明可用于制造成长期反复使用的R型工业热电偶和快速测量金属熔液 温度 的KR型热电偶，可大量节约贵金属用量，降低生产成本。，下面是Pt13Rh合金丝/Pt基合金丝热电偶专利的具体信息内容。
1.一种Pt13Rh合金丝/Pt基合金丝热电偶， 其特征是所说的Pt13Rh合金丝的成分为： Rh13wt.％，Nb和Ta之一的含量或二者含量之和 为0.05～1.5wt.％，余量为Pt；所说的Pt基合金 丝的成分为：Nb和Ta之一的含量或二者含量之 和为0.05～1.0wt.％，余量为Pt。
2.根据权利要求1的热电偶，其特征是所说的 Pt13Rh合金丝的成分为：Rh13wt.％，Nb和Ta之一的含量或二者含量之和为0.1～1.0wt.％，余 量为Pt；所说的Pt基合金丝的成分为：Nb和Ta之一的含量或二者含量之和为0.1～0.8wt.％，余 量为Pt。
本发明涉及温度测量用元件—热电偶，特别 是快速测量金属熔液温度和定碳用的热电偶。
铂13铑-铂(以下写成Pt13Rh/Pt)热电偶 (R型)是国际电工委员会制定的国际统一标准 IEC584标准中规定的R型热电偶，其温度测量范 围为0—1600℃我国对Pt13Rh/Pt热电偶细丝制 定了中华人民共和国专业标准ZBH68002—88《快 速测量金属熔液和定碳用的热电丝》。现在世界上 广泛使用的Pt13Rh/Pt热电偶存在的问题是：高 温热稳定性、抗蠕变性能和抗污染能力差，特别是 上述中国专业标准规定的偶丝其直径为0.08— 0.1mm，在加工制偶过程中易被污染，从而导致热 电特性变坏，甚至热电偶元件报废，或使成品率降 低。此外，现有热电偶丝的强度和延展性也稍差加 工成更细的丝较困难。供长期测温用的工业热电 偶，其偶丝直径一般为0.5mm；供快速测量金属 熔液温度和定碳用的热电偶，其偶丝径直一般为 0.08—0.1mm，因而贵金属用量较大，生产成本 高。为了克服现有热电偶材料的缺点，改善 Pt13Rh/Pt热电偶的性能，研究人员已进行了大 量研究工作、主要是改变Pt极和Pt10Rh极的化 学组成，例如通常添加Ir、Au、Pd、Ru等合金 元素将铂极改为铂基合金极，并相应地改变 Pt13Rh合金极的成分。用这些材料制成的热电偶 虽然某些性能得到了一些改善，但由于其热电势分 度值发生较大变化，难于同现有的Pt13Rh/Pt热 电偶使用的标准化二次测量仪表配套，故不便于推 广应用。CN85100658A公开了一种弥散强化型 铂、铂10铑丝及由它们制成的Pt10RhPt型热电 偶。其主要改进是在铂丝中加入高纯元素Y0.005 —0.1wt％，或者添加Y0.1—0.15wt％和Au0.005 —.18wt％；在Pt10Rh丝中加入Y0.005— .15wt％。用这些改进的材料做成的Pt10Rh/Pt型热电偶，其热电特性符合IEC的有关标准，而 其抗高温氧化和抗污染能力均得到改善，热稳定性 也优于传统的热电偶。但是，这种稀土氧化物弥散 型的铂丝和Pt10Rh丝的延展性能不够好，难于加 工成直径0.1mm以下的细丝，因而不适于制造中 国专业标准ZBH6800-88所规定的供快速测量金 属熔液温度的热电丝，且CN85100658A所公开的 热电偶属S型，不属于R型。
本发明的目的在于克服现有热电偶技术的缺 点，提供一种改进的铂丝和铂13铑丝及由它们做 成的热电偶。这些改进的偶丝的抗污染能力、抗高 温蠕变性能和热稳定性均优于传统的铂丝和铂13 铑丝，可与CN85100658A所提供的偶丝相当，但 其延展性更好，可加工成直径小至0.04—0.05mm 的细丝，从而可大大节约热电偶的贵金属用量，降 低生产成本。
本发明的技术解决方案是，在传统使用的 Pt13Rh/Pt热电偶丝基础上，添加新的合金元素 Nb和Ta，形成新的铂基合金丝和Pt13Rh合金 丝，以提高其抗污染能力、热稳定性、高温抗蠕变 能力，并改善其延伸性和加工性能。
本发明热电偶的特征是，所说的Pt13Rh合金 丝的成分为：Pt13Wt％，Nb和Ta之一的含量或 二者含量之和为0.05～1.5wt％，余量为Pt，优先 推荐的合金丝成分为：Rh13wt％，Nb和Ta之一 的含量或二者含量之和为0.1～1.0wt％，余量为 Pt；所说的Pt基合金丝的成分为：Nb和Ta之一 的含量或二者含量之和为0.05～1.0wt％，余量为 Pt，优先推荐的合金丝成分为：Nb和Ta之一的 含量或二者含量之和为0.1～0.8wt％，余量为 Pt。
Nb和Ta均属高熔点金属(均高于Pt和 Rh)，且具有较好的延展性，在铂丝和铂13铑丝 中加入Nb或/和Ta，可以显著提高其抗污染能 力、抗高温氧化能力和抗高温蠕性能，并改善其延 伸性和加工性能。限制Nb或/和Ta的含量范围 为0.05—1.0wt％(对铂基合金丝)和 0.05--1.5wt％(对Pt13Rh合金丝)的理由在 于，若含量低于下限，则添加元素的强化作用不明 显；若含量高于上限，则热电偶两极物理参数难于 匹配，热电性能难于符合有关标准。
同传统的Pt13Rh/Pt热电偶丝相比，实验证 明，本发明的热电偶丝具有更强的抗污染能力，热 稳定性好，抗高温蠕变性能好，延伸性也更好(也 优于CN85100658A)，可易于加工成直径0.04— 0.05mm的丝材。用本发明的铂基合金丝和铂13 铑合金丝，既可做成供长期反复使用的 Pt13Rh/Pt热电偶，也可做成一次性使用的、供 快速测量金属熔液温度用的直径在0.05mm左右的 Pt13Rh/Pt型热电偶，其热电性能完全符合IEC 和中国的有关标准。在同样用途情况下，由于本发 明的偶丝更细，可节约大量贵金属。本发明的目的 已经达到。
按表1所列热电偶丝的合金成分分别在高频或 中频炉中氩气氛下熔炼铂基合金和铂13铑合金， 随后的铸造、冷锻、冷拔、制偶等工序与普通 Pt13Rh/Pt热电偶的工序相同。对合金丝进行力 学性能测量，实验证明，本发明的铂基合金丝比普 通铂丝室温和高温强度高2Kgf/mm2以上，延伸 率也高出5％左右；本发明的铂13铑合金丝与普 通铂13铑合金丝的强度值较接近，但延伸率更 优。用本发明合金丝配成热电偶(如表1所示)， 测定其热电势(在Zn、Sb、Cu、Pd的熔点分别 测量)，证明完全达到IEC584标准的要求，其测 量结果见表1。
抗污染实验证明，本发明的热偶丝的抗污染能 力优于普通的Pt13Rh/Pt热偶丝。在1550℃下对 本发明热电偶与普通热电偶(偶丝直径均为 0.08mm)进行抗污染能力对比实验。在污染源为 机油的情况下，普通Pt13Rh/Pt热电偶在污染前 后的测温差值最大达30微伏，而本发明的 Pt13Rh/Pt热电偶污染前后测温差值最大为12微 伏；在污染源为人体手汗时，普通热电偶在污染前 后的测温差值为最大14微伏，而本发明的最大差 值为4微伏。
用直径0.08mm的热电偶丝进行热稳定性对比 实验，将现有偶丝和本发明偶丝同时放入1550℃ 炉内保温10分钟，然后测其加热前后的热电势变 化情况。普通偶丝变化5—12微伏，本发明偶丝 化3—8微伏。
表1
实施例 热电偶成分(wt％) 热电势测量结果
Zn点 Sb点 Cu点 Pd点 1 Pt13Rh0.2Nb/Pt0.15Nb 符合 符合 符合 符合 2 Pt13Rh0.4Nb/Pt0.3Nb 符合 符合 符合 符合 3 Pt13Rh0.7Nb/Pt0.7Nb 符合 符合 符合 符合 4 Pt13Rh0.2Ta/Pt0.2Ta 符合 符合 符合 符合 5 Pt13Rh0.4Ta/Pt0.2Ta 符合 符合 符合 符合 6 Pt13Rh0.7Ta/Pt0.35Ta 符合 符合 符合 符合 7 Pt13Rh0.1Nb0.05Ta/Pt0.1Nb 符合 符合 符合 符合 8 Pt13Rh0.4Ta/Pt0.1Ta 符合 符合 符合 符合
IEC标准值(μv) 3811 5933 11640 182024
说明：1、表1中热电偶成分一栏所列成分的表示方法如下：
Pt13Rh0.2Nb，表示热电偶丝含Rh13wt％，Nb0.2wt％
余量为Pt。其余偶丝成分类推。
2、热电势测量结果一栏中之“符合”表示测量结果符合
IEC标准规定的允差范围。
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